(57)【要約】【課題】  片方の電極の電極面中心にのみセンター孔が形成されている平型半導体素子であっても、容易かつ確実に精度よく中心位置を合わせることができ、平型半導体素子と放熱体とを交互に重ね合わせた場合においても、電極面に対する加圧力分布を均等にすることができる半導体スタック装置を提供する。【解決手段】  複数の平型半導体素子２１と厚板状放熱体２６とを、位置合わせして主面に直交する方向に交互に重ね配置すると共に、加圧手段３９によって重ね方向に加圧するように設けて構成したものであって、平型半導体素子２１が、隣接する放熱体２６の少なくとも１つの放熱体２６に設けられた方形切欠き部３０、L字形状の堤状部３１の位置合わせ手段に、該平型半導体素子２１の主面部分に突出する円形状の陰電極２３の電極外周縁を２点で当接させて位置決めされている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の平型半導体素子と厚板状放熱体とを、位置合わせして主面に直交する方向に交互に重ね配置すると共に、加圧手段によって重ね方向に加圧するように設けて構成した半導体スタック装置であって、前記平型半導体素子が、隣接する前記放熱体の少なくとも１つの放熱体に設けられた位置合わせ手段に、該平型半導体素子の主面部分に突出する電極の外周縁を当接させて位置決めされていることを特徴とする半導体スタック装置。
【請求項２】
前記平型半導体素子の電極が円形状であると共に、円形状の該電極の外周縁と前記位置合わせ手段とが、少なくとも２点で当接していることを特徴とする請求項１記載の半導体スタック装置。
【請求項３】
前記平型半導体素子の電極が円形状であると共に、前記放熱体に設けられた位置合わせ手段が、前記平型半導体素子の円形電極の外周形状に略倣ったＵ字形状の切欠きを設けて構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体スタック装置。
【請求項４】
前記放熱体に設けられた位置合わせ手段が、該放熱体の本体主面に位置決めガイド板を取着することにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体スタック装置。
【請求項５】
前記位置決めガイド板が、前記放熱体の本体にねじ止めにより取着されていることを特徴とする請求項４記載の半導体スタック装置。
【請求項６】
前記位置決めガイド板が、突出部を有する導電性金属板で形成されており、かつ前記突出部が電極端子となっていることを特徴とする請求項４記載の半導体スタック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の平型半導体素子と放熱体とを交互に重ね配置した半導体スタック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、半導体電力変換装置は、大容量化（高電圧化）が進み、超高圧直流送電における電力変換装置や無効電力補償のための電力変換装置、あるいはサイクロコンバータ、チョッパ回路等の電力変換装置として用いられるようになってきている。こうした半導体電力変換装置に使用される半導体スタック装置は、複数の平型半導体素子と放熱体とを、位置合わせして交互に重ねるように配置し、さらに、加圧手段によって重ね方向に加圧するようにし、これを例えばスタッド等を用いたフレームで固定した構成となっている。
【０００３】
また、このような構成の半導体スタック装置は、大型化、大容量化に伴い平型半導体素子の大型化と、常時加圧手段により加えられる弾性的な圧力も大きなものとなっている。そして、大型化等による加圧力の増加によって平型半導体素子の電極面に加わる力も大きなものとなるので、平型半導体素子等が破損しないよう電極面に力が均等に加わるようにしなければならない。このため、平型半導体素子と放熱体とは、加圧方向である重ね方向に対し、それぞれの中心が一直線上に位置するように揃え配置する必要がある。こうした平型半導体素子と放熱体とを一直線上に配置する必要から、従来は、次のような構成をとっていた。
【０００４】
以下、従来の半導体スタック装置について、図９及び図１０を参照して説明する。図９は正面図であり、図１０は上面図である。
【０００５】
図９及び図１０において、１は円形の平型半導体素子であり、その外囲器２の両端には陰電極３と陽電極４が突出するように設けられている。５は伝熱性に優れた導電性材料で形成された略方形の厚板状放熱体であり、内部を流通する冷媒によって放熱が促進されるよう構成されている。また、６，７は図示しない外部回路との接続を行うための接続端子板（電極端子板）であり、８は絶縁スペーサであり、９，１０は球面座である。さらに、１１は複数の皿ばねで構成された加圧手段であり、１２，１３は加圧支持板であり、１４は片方の加圧支持板１３に立設されたスタッドボルト、１５は固定ナットである。
【０００６】
そして、複数の平型半導体素子１と放熱体５とは、平型半導体素子１が直列に接続されると共に、両側端部分に放熱体５が位置するようにして、平型半導体素子１の主面に直交する方向に交互に重ね合わせるように配置されている。このとき、平型半導体素子１の両電極３，４の電極面中心と、放熱体５の両主面の中心にそれぞれ形成されたセンター孔１６，１７にセンターピン１８をそれぞれ装着して、中心位置が一軸上に配置されるよう位置合わせがなされている。
【０００７】
さらに、両側端部分の放熱体５の外面側には、接続端子板６，７が、その位置決め孔１９と放熱体５のセンター孔１７に取り付けたセンターピン１８で、同じく位置合わせされて配置されている。また、接続端子板６，７の外面側には、それぞれ絶縁スペーサ８、球面座９，１０が配置されており、さらに一方の球面座９の外面側に加圧手段１１が配置されている。
【０００８】
そして、他方の球面座１０の外面側に加圧支持板１３が配置され、また加圧手段１１の外面側に加圧支持板１２が、そのボルト孔２０にスタッドボルト１４に挿通させて配置され、固定ナット１５がスタッドボルト１４に螺着されることによって、複数の平型半導体素子１と放熱体５等が加圧支持板１２と加圧支持板１３の間に挟持され、一体化される。このとき、固定ナット１５の締込み量により加圧手段１１の皿ばねの撓み量が調節され、加圧支持板１２と加圧支持板１３の間に交互に重ね合わされ挟持された複数の平型半導体素子１と放熱体５とに加わる重ね方向の圧力が、適正に調節される。なお、大型化した平型半導体素子１では、例えば数十ｋＮという高い圧力が素子に加わることになる。
【０００９】
また、上記構成以外にも、両面にセンターピンを設けて複数の平型半導体素子と放熱体を位置合わせする構成はある（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
しかし、最近の平型半導体素子には、従来のものでは陰電極と陽電極の両方の電極面中心に予め形成されていたセンター孔が、片方の電極の電極面中心にのみ形成されているものがあり、こうした片方の電極の電極面中心にのみセンター孔を有する平型半導体素子では、精度よく、重ね合わされた複数の平型半導体素子と放熱体の中心位置を合わせることが難しく、電極面に対する加圧力分布を均等にすることが困難になっている。
【特許文献１】特開２００２−３６８１６４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは、片方の電極の電極面中心にのみセンター孔が形成されている平型半導体素子であっても、容易かつ確実に精度よく中心位置を合わせることができるようにし、平型半導体素子と放熱体を交互に重ね合わせた場合においても、電極面に対する加圧力分布を均等にすることができる半導体スタック装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の半導体スタック装置は、複数の平型半導体素子と厚板状放熱体とを、位置合わせして主面に直交する方向に交互に重ね配置すると共に、加圧手段によって重ね方向に加圧するように設けて構成した半導体スタック装置であって、前記平型半導体素子が、隣接する前記放熱体の少なくとも１つの放熱体に設けられた位置合わせ手段に、該平型半導体素子の主面部分に突出する電極の外周縁を当接させて位置決めされていることを特徴とするものであり、
さらに、前記平型半導体素子の電極が円形状であると共に、円形状の該電極の外周縁と前記位置合わせ手段とが、少なくとも２点で当接していることを特徴とするものであり、
さらに、前記平型半導体素子の電極が円形状であると共に、前記放熱体に設けられた位置合わせ手段が、前記平型半導体素子の円形電極の外周形状に略倣ったＵ字形状の切欠きを設けて構成されていることを特徴とするものであり、
さらに、前記放熱体に設けられた位置合わせ手段が、該放熱体の本体主面に位置決めガイド板を取着することにより形成されていることを特徴とするものであり、
さらに、前記位置決めガイド板が、前記放熱体の本体にねじ止めにより取着されていることを特徴とするものであり、
さらに、前記位置決めガイド板が、突出部を有する導電性金属板で形成されており、かつ前記突出部が電極端子となっていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、片方の電極の電極面中心にのみセンター孔が形成されている平型半導体素子であっても、容易かつ確実に精度よく中心位置を合わせることができ、平型半導体素子と放熱体を交互に重ね合わせた場合においても、電極面に対する加圧力分布を均等にすることができる等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
先ず第１の実施形態を図１及び図２により説明する。図１は正面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ矢視方向の断面図である。
【００１６】
図１及び図２において、２１は円形の平型半導体素子であり、その短円筒状の外囲器２２の両端からは、円形状の陰電極２３と陽電極２４とが突出しており、両電極２３，２４のうちの片方のみ、例えば陽電極２４のみに、その電極面の中心位置にセンター孔２５が形成されている。また、２６は伝熱性に優れた導電性材料、例えば銅やアルミニウム、あるいはこれらを含む合金等で形成された略方形の厚板状放熱体であり、その内部には図示しないが冷媒流路が設けられていて、図示しない配管を通じて水や油、空気、ガス等の冷媒を導入口２７から導入し、冷媒流路を通流させた後に、排出口２８から図示しない他の配管を通じて排出し、これによって放熱体２６からの放熱を促進するようになっている。
【００１７】
さらに、放熱体２６には、その片端面（片主面）の中心位置に、平型半導体素子２１のセンター孔２５と同径のセンター孔２９が形成されている。一方、他端面（他主面）側には、他端面を段状となるよう方形状に、陰電極２３の突出寸法よりも浅い深さに削設して方形切欠き部３０を形成し、放熱体２６の隣接する２辺に沿ってＬ字形状の堤状部３１を形成して構成した位置合わせ手段が設けられている。なお、Ｌ字形状をなす堤状部３１の直交する２つの内方側端面３２の位置は、共に放熱体２６の中心位置から平型半導体素子２１の陰電極２３の半径と同寸法だけ離れた位置となっている。すなわち、平型半導体素子２１の陰電極２３の外周縁を、Ｌ字形状の堤状部３１の各内方側端面３２に当接させるように位置させた際に、平型半導体素子２１の電極面の中心位置と、放熱体２６の端面の中心位置とが一致するようになっている。
【００１８】
また、３３，３４は図示しない外部回路との接続を行うための導電性材料で形成された接続端子板（電極端子板）であり、片方の接続端子板３３の片面には、その中心位置に放熱体２６のセンター孔２９と同径の位置決め孔３５が形成されている。さらに、３６は絶縁スペーサであり、３７，３８は球面座であり、３９は複数の皿ばねを積層し、積層方向に付勢可能に構成された加圧手段である。またさらに、４０，４１は加圧支持板であり、片方の加圧支持板４０には２つのボルト孔４２が穿設されており、他方の加圧支持板４１の片面にはボルト孔４２に嵌挿される２本のスタッドボルト４３が立設され、スタッドボルト４３には固定ナット４４が螺着されるようになっている。
【００１９】
そして、複数の平型半導体素子２１と放熱体２６とは、平型半導体素子２１が直列に接続されると共に、電極面（主面）に直交する方向に、両側端部分に放熱体２６が位置するようにして交互に重ね合わせて配置されている。このとき、平型半導体素子２１の両電極２３，２４の電極面の中心位置と、放熱体２６の両主面の中心位置とが一軸上に配置されるように、陽電極２４の電極面に形成されたセンター孔２５と、隣接する放熱体２６のセンター孔２９とにセンターピン４５を装着し、また陰電極２３については隣接する放熱体２６の方形切欠き部３０に電極面を当接させ、電極外周縁を堤状部３１の２つの内方側端面３２にそれぞれ当接させる。
【００２０】
さらに、平型半導体素子２１と放熱体２６の交互重ね合わせの一方の側端部分に位置する放熱体２６と、その外面側の接続端子板３３は、それぞれのセンター孔２９と位置決め孔３５にセンターピン４５を装着して位置合わせがなされている。なお、他方の側端部分に位置する放熱体２６と、その外面側の接続端子板３４の位置合わせについても、図示しないが、それぞれにセンター孔２９と位置決め孔３５を形成し、センターピン４５を装着して行うようにしてもよい。また接続端子板３３，３４は、交互重ね合わせの側端部分に位置する放熱体２６の外面に、組み合わせる前に予め直付けするようにしておいてもよい。
【００２１】
また、接続端子板３３，３４の外面側には、それぞれ絶縁スペーサ３６が配置され、さらに、その外側に球面座３７，３８が、球面部分を絶縁スペーサ３６に当接させるようにして配置されている。またさらに、一方の球面座３７の外面側に加圧手段３９が配置されている。
【００２２】
そして、他方の球面座３８の外面側に加圧支持板４１が配置され、また加圧手段３９の外面側に加圧支持板４０が、そのボルト孔４２にスタッドボルト４３に挿通させて配置され、固定ナット４５がスタッドボルト４３に螺着されることによって、交互に重ね合わせされた平型半導体素子２１と放熱体２６、接続端子板３３，３４等の積層体が加圧支持板４０と加圧支持板４１との間に挟持され、一体化される。このとき、固定ナット４５の締込み量により加圧手段３９の皿ばねの撓み量が調節され、加圧支持板３３と加圧支持板３４の間に交互に重ね合わされ挟持された複数の平型半導体素子２１と放熱体２６とに加わる重ね方向の圧力が、適正に調節される。
【００２３】
以上の通り構成することにより、平型半導体素子２１が片方の電極の電極面中心にのみセンター孔２５を有するものであっても、重ね合わされた複数の平型半導体素子２１と放熱体２６の中心位置合わせを、手間を要せず精度よく行うことができ、電極面に対する加圧力分布を容易に均等なものとすることができる。
【００２４】
なお、上記実施形態では、放熱体２６にＬ字形状の堤状部３１を設けて平型半導体素子２１の陰電極２３の電極外周縁を、２点で堤状部３１の直交する内方側端面３２に当接させて位置合わせをするようにしたが、堤状部の形状は直交するＬ字形状のものに限らず適宜に設定でき、例えば直交しない略Ｌ字形状のもの、内方側端面を３つ以上有するものでもよく、要は平型半導体素子２１の陰電極２３の電極外周縁を堤状部の内方側端面に、２点以上で当接させた場合に、放熱体の中心位置と平型半導体素子２１の陰電極２３の中心位置が一致するものであればよい。
【実施例２】
【００２５】
次に第２の実施形態を図３及び図４により説明する。図３は正面図であり、図４は図３におけるＢ−Ｂ矢視方向の断面図である。なお、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と異なる本実施形態の構成について説明する。
【００２６】
図３及び図４において、円形の平型半導体素子２１は、その両面側に円形状の陰電極２３と陽電極２４が突出しており、その片方の電極、例えば陽電極２４のみに、電極面の中心位置にセンター孔２５が形成されている。また、４６は伝熱性に優れた導電性材料、例えば銅やアルミニウム、あるいはこれらを含む合金等で形成された略方形の厚板状放熱体であり、その内部には図示しないが冷媒流路が設けられていて、図示しない配管を通じて水や油、空気、ガス等の冷媒を導入口２７から導入し、冷媒流路を通流させた後に、排出口２８から図示しない他の配管を通じて排出し、これによって放熱体４６からの放熱を促進するようになっている。
【００２７】
さらに、放熱体４６には、その片端面（片主面）の中心位置に、平型半導体素子２１のセンター孔２５と同径のセンター孔２９が形成されている。一方、他端面（他主面）側には、他端面を段状となるようＵ字形状に、陰電極２３の突出寸法より浅い深さに削設してＵ字形切欠き部４７を形成し、Ｕ字形状の堤状部４８を形成して構成した位置合わせ手段が設けられている。なお、Ｕ字形状の堤状部４８の内方側端面４９は、離間距離が陰電極２３の直径と同一寸法の平行な直線状の２つの端面部分４９ａと、これらに連続する半径と中心位置が陰電極２３の半径、中心位置と同一の半円状の端面部分４９ｂとで形成されている。すなわち、平型半導体素子２１の陰電極２３の電極外周縁をＵ字形状の堤状部４８の半円状端面部分４９ｂに当接させるように位置させた際に、平型半導体素子２１の電極面の中心位置と、放熱体４６の端面の中心位置とが一致するようになっている。
【００２８】
その他、第１の実施形態と同様の接続端子板３３，３４、絶縁スペーサ３６、球面座３７，３８、加圧手段３９を有し、さらに、加圧支持板４０，４１、スタッドボルト４３、固定ナット４４等を有している。
【００２９】
そして、複数の平型半導体素子２１と放熱体４６とは、平型半導体素子２１が直列に接続されると共に、電極面（主面）に直交する方向に、また両側端部分に放熱体４６が位置するようにして交互に重ね合わせて配置されている。このとき、平型半導体素子２１の両電極２３，２４の電極面の中心位置と、放熱体４６の両主面の中心位置とが一軸上に配置されるように、陽電極２４の電極面に形成されたセンター孔２５と、隣接する放熱体４６のセンター孔２９とにセンターピン４５を装着し、また陰電極２３については隣接する放熱体４６のＵ字形切欠き部４７に電極面を当接させ、電極外周縁をＵ字形状の堤状部４８の半円状端面部分４９ｂに当接させる。
【００３０】
さらに、平型半導体素子２１と放熱体２６の交互重ね合わせの一方の側端部分に位置する放熱体４６と、その外面側の接続端子板３３は、それぞれのセンター孔２９と位置決め孔３５にセンターピン４５を装着して位置合わせがなされている。なお、他方の側端部分に位置する放熱体４６と、その外面側の接続端子板３４の位置合わせについても、図示しないが、それぞれにセンター孔２９と位置決め孔３５を形成し、センターピン４５を装着して行うようにしてもよい。また接続端子板３３，３４は、第１の実施形態と同様に、交互重ね合わせの側端部分に位置する放熱体４６の外面に、組み合わせる前に予め直付けするようにしておいてもよい。
【００３１】
また、接続端子板３３，３４の外面側には、それぞれ絶縁スペーサ３６が配置され、さらに、その外側に球面座３７，３８が、球面部分を絶縁スペーサ３６に当接させるようにして配置されている。またさらに、一方の球面座３７の外面側に加圧手段３９が配置されている。
【００３２】
そして、他方の球面座３８の外面側に加圧支持板４１が配置され、また加圧手段３９の外面側に加圧支持板４０が、そのボルト孔４２にスタッドボルト４３に挿通させて配置され、固定ナット４５がスタッドボルト４３に螺着されることによって、交互に重ね合わせされた平型半導体素子２１と放熱体４６、接続端子板３３，３４等の積層体が加圧支持板４０と加圧支持板４１との間に挟持され、一体化される。このとき、固定ナット４５の締込み量により加圧手段３９の皿ばねの撓み量が調節され、加圧支持板３３と加圧支持板３４の間に交互に重ね合わされ挟持された複数の平型半導体素子２１と放熱体４６とに加わる重ね方向の圧力が、適正に調節される。
【００３３】
以上の通り構成することにより、平型半導体素子２１が片方の電極の電極面中心にのみセンター孔２５を有するものであっても、第１の実施形態と同様に、重ね合わされた複数の平型半導体素子２１と放熱体４６の中心位置合わせを、手間を要せず精度よく行うことができ、電極面に対する加圧力分布を容易に均等なものとすることができる。
【実施例３】
【００３４】
次に第３の実施形態を図５及び図６により説明する。図５は要部の正面図であり、図６は図５におけるＣ−Ｃ矢視方向の断面図である。なお、第１の実施形態及び第２の実施形態と同一部分には、同一符号を図示しない部分についても付して説明を省略し、第１の実施形態及び第２の実施形態と異なる本実施形態の構成について説明する。
【００３５】
図５及び図６において、円形の平型半導体素子２１は、その両面側に円形状の陰電極２３と陽電極２４が突出しており、その片方の電極、例えば陽電極２４のみに、電極面の中心位置にセンター孔２５が形成されている。また、５０は放熱体であり、この放熱体５０は伝熱性に優れた導電性材料、例えば銅やアルミニウム、あるいはこれらを含む合金等で形成された略方形の厚板状放熱体本体５１と、同じく伝熱性に優れた導電性材料で形成された本体５１と略同形状の位置決めガイド板５２とで構成されていて、位置決めガイド板５２は、本体５１の片主面に、外面が平坦となるよう皿ねじ５３によるねじ止めによって取着されている。
【００３６】
また、厚板状放熱体本体５１は、その内部に図示しない冷媒流路が設けられていて、同じく図示しない配管を通じて水や油、空気、ガス等の冷媒を導入口２７から導入し、冷媒流路を通流させた後に、排出口２８から図示しない他の配管を通じて排出し、これによって放熱体５０からの放熱を促進するようになっている。また放熱体本体５１には、その他主面の中心位置に、平型半導体素子２１のセンター孔２５と同径のセンター孔２９が形成されている。
【００３７】
一方、位置決めガイド板５２は、板厚が陰電極２３の突出寸法より薄く、方形外形の一辺に開口するU字形状の切欠き５４を有するものとなっている。またU字形状の切欠き５４は、開口寸法及び半円状の部分の直径が陰電極２３の直径と同一寸法となっている。そして、本体５１の片主面に位置決めガイド板５２を、切欠き５４の半円状部分の円形中心位置が本体５１の中心位置に一致するように取着することによって、放熱体５０には、U字形状の切欠き５４による位置合わせ手段が形成される。
【００３８】
すなわち、U字形状の切欠き５４によって、直線状の２つの端面部分４９ａと、これらに連続する半円状の端面部分４９ｂとによる内方側端面４９が形成される。これにより、平型半導体素子２１の陰電極２３の電極外周縁を、位置決めガイド板５２の切欠き５４による半円状端面部分４９ｂに当接させるよう位置させた際に、平型半導体素子２１の電極面の中心位置と、放熱体５０の端面の中心位置とが一致して配置されることになる。
【００３９】
その他、第１の実施形態と同様の接続端子板３３，３４、絶縁スペーサ３６、球面座３７，３８、加圧手段３９を有し、さらに、加圧支持板４０，４１、スタッドボルト４３、固定ナット４４等を有している。
【００４０】
そして、複数の平型半導体素子２１と放熱体５０とは、平型半導体素子２１が直列に接続されると共に、電極面（主面）に直交する方向に、また両側端部分に放熱体５０が位置するようにして交互に重ね合わせて配置されている。このとき、平型半導体素子２１の両電極２３，２４の電極面の中心位置と、放熱体５０の両主面の中心位置とが一軸上に配置されるように、陽電極２４の電極面に形成されたセンター孔２５と、隣接する放熱体５０のセンター孔２９とにセンターピン４５を装着し、また陰電極２３については、隣接する放熱体５０の位置決めガイド板５２の切欠き５４によって露出する本体５１のU字形状の片主面に電極面を当接させ、電極外周縁をＵ字形状の内方側端面４９の半円状端面部分４９ｂに当接させる。
【００４１】
さらに、平型半導体素子２１と放熱体５０の交互重ね合わせの一方の側端部分に位置する放熱体５０と、その外面側の接続端子板３３は、それぞれのセンター孔２９と位置決め孔３５にセンターピン４５を装着して位置合わせがなされている。なお、他方の側端部分に位置する放熱体５０と、その外面側の接続端子板３４の位置合わせについても、図示しないが、それぞれにセンター孔２９と位置決め孔３５を形成し、センターピン４５を装着して行うようにしてもよい。また接続端子板３３，３４は、第１の実施形態と同様に、交互重ね合わせの側端部分に位置する放熱体５０の外面に、組み合わせる前に予め直付けするようにしておいてもよい。
【００４２】
また、接続端子板３３，３４の外面側には、それぞれ絶縁スペーサ３６が配置され、さらに、その外側に球面座３７，３８が、球面部分を絶縁スペーサ３６に当接させるようにして配置されている。またさらに、一方の球面座３７の外面側に加圧手段３９が配置されている。
【００４３】
そして、他方の球面座３８の外面側に加圧支持板４１が配置され、また加圧手段３９の外面側に加圧支持板４０が、そのボルト孔４２にスタッドボルト４３に挿通させて配置され、固定ナット４５がスタッドボルト４３に螺着されることによって、交互に重ね合わせされた平型半導体素子２１と放熱体５０、接続端子板３３，３４等の積層体が加圧支持板４０と加圧支持板４１との間に挟持され、一体化される。このとき、固定ナット４５の締込み量により加圧手段３９の皿ばねの撓み量が調節され、加圧支持板３３と加圧支持板３４の間に交互に重ね合わされ挟持された複数の平型半導体素子２１と放熱体５０とに加わる重ね方向の圧力が、適正に調節される。
【００４４】
以上の通り構成することにより、平型半導体素子２１が片方の電極の電極面中心にのみセンター孔２５を有するものであっても、第１の実施形態と同様に、重ね合わされた複数の平型半導体素子２１と放熱体５０の中心位置合わせを、手間を要せず精度よく行うことができ、電極面に対する加圧力分布を容易に均等なものとすることができる。また位置決めガイド板５２を放熱体本体５１の片主面に、皿ねじ５３によって外面が平坦となるようねじ止めしているので、高電圧使用時の突起部分等での電界集中による障害を低減したものとすることができる。
【００４５】
なお、位置決めガイド板５２の放熱体本体５１への取着は、皿ねじによるねじ止めに限るものではなく、他の形状のねじを用いてねじ止めしてもよく、その際にもねじ孔形状を適正に設定し、ねじ頭が突起部分とならず外面が平坦となるようにすればよい。また、ねじ止めによらず、ろう付け等により溶着するようにしてもよい。
【実施例４】
【００４６】
次に第４の実施形態を図７及び図８により説明する。図７は要部の正面図であり、図８は図７におけるＤ−Ｄ矢視方向の断面図である。なお、第１の実施形態及び第２の実施形態、第３の実施形態と同一部分には、同一符号を図示しない部分についても付して説明を省略し、第１の実施形態及び第２の実施形態、第３の実施形態と異なる本実施形態の構成について説明する。
【００４７】
図７及び図８において、円形の平型半導体素子２１は、その両面側に円形状の陰電極２３と陽電極２４が突出しており、その片方の電極、例えば陽電極２４のみに、電極面の中心位置にセンター孔２５が形成されている。また、５０，５５は放熱体であり、一つの放熱体５０は、略方形の厚板状放熱体本体５１とこれと略同形状の位置決めガイド板５２とで構成されており、また他の放熱体５５は、厚板状放熱体本体５１と端子付きの位置決めガイド板５６とで構成されている。
【００４８】
そして、厚板状放熱体本体５１は、伝熱性に優れた導電性材料、例えば銅やアルミニウム、あるいはこれらを含む合金等で形成されており、その内部に図示しない冷媒流路が設けられていて、同じく図示しない配管を通じて水や油、空気、ガス等の冷媒を導入口２７から導入し、冷媒流路を通流させた後に、排出口２８から図示しない他の配管を通じて排出し、これによって放熱体５０からの放熱を促進するようになっている。また放熱体本体５１には、その他主面の中心位置に、平型半導体素子２１のセンター孔２５と同径のセンター孔２９が形成されている。
【００４９】
また、放熱体５０の位置決めガイド板５２は、本体５１と同様の伝熱性に優れた導電性材料で形成され、板厚が陰電極２３の突出寸法より薄く、方形外形の一辺に開口するU字形状の切欠き５４を有するものとなっていて、本体５１の片主面に、外面が平坦となるよう皿ねじ５３によるねじ止めによって取着されている。またU字形状の切欠き５４は、開口寸法及び半円状の部分の直径が陰電極２３の直径と同一寸法となっている。そして、本体５１の片主面に位置決めガイド板５２を、切欠き５４の半円状部分の円形中心位置が本体５１の中心位置に一致するように取着することによって、放熱体５０には、U字形状の切欠き５４による位置合わせ手段が形成される。
【００５０】
すなわち、U字形状の切欠き５４によって、直線状の２つの端面部分４９ａと、これらに連続する半円状の端面部分４９ｂとによる内方側端面４９が形成される。これにより、平型半導体素子２１の陰電極２３の電極外周縁を、位置決めガイド板５２の切欠き５４による半円状端面部分４９ｂに当接させるよう位置させた際に、平型半導体素子２１の電極面の中心位置と、放熱体５０の端面の中心位置とが一致して配置されることになる。
【００５１】
一方、他の放熱体５５の端子付き位置決めガイド板５６は、放熱体５０の位置決めガイド板５２と同様に、板厚が陰電極２３の突出寸法より薄く、伝熱性に優れた導電性材料、例えば銅やアルミニウム、あるいはこれらを含む合金等で形成されており、本体５１の片主面に、外面が平坦となるよう皿ねじ５３によるねじ止めによって取着されている。さらに、端子付き位置決めガイド板５６は、略方形の放熱体本体５１と略同形状の位置決めガイド部５７と、位置決めガイド部５７の一辺から延出する接続端子部５８（電極端子部）とを備えたものとなっている。
【００５２】
そして、端子付き位置決めガイド板５６の位置決めガイド部５７は、放熱体５０の位置決めガイド板５２に形成されているのと同様に、方形外形の一辺に開口するU字形状の切欠き５４を有するものとなっている。またU字形状の切欠き５４は、開口寸法及び半円状の部分の直径が陰電極２３の直径と同一寸法となっている。そして、本体５１の片主面に端子付き位置決めガイド板５６を、切欠き５４の半円状部分の円形中心位置が本体５１の中心位置に一致するように取着することによって、放熱体５５には、U字形状の切欠き５４による位置合わせ手段が形成される。
【００５３】
すなわち、U字形状の切欠き５４によって、直線状の２つの端面部分４９ａと、これらに連続する半円状の端面部分４９ｂとによる内方側端面４９が形成される。これにより、平型半導体素子２１の陰電極２３の電極外周縁を、端子付き位置決めガイド板５６の切欠き５４による半円状端面部分４９ｂに当接させるよう位置させた際に、平型半導体素子２１の電極面の中心位置と、放熱体５５の端面の中心位置とが一致して配置されることになる。
【００５４】
その他、第１の実施形態と同様の接続端子板３４、絶縁スペーサ３６、球面座３７，３８、加圧手段３９を有し、さらに、加圧支持板４０，４１、スタッドボルト４３、固定ナット４４等を有している。
【００５５】
そして、複数の平型半導体素子２１と放熱体５０とは、平型半導体素子２１が直列に接続されるようにして交互に重ね合わせて配置され、陽電極２４側の側端部分に放熱体５０が位置し、陰電極２３側の側端部分に放熱体５５が位置するように構成されている。このとき、平型半導体素子２１の両電極２３，２４の電極面の中心位置と、放熱体５０，５５の両主面の中心位置とが一軸上に配置されるように、陽電極２４の電極面に形成されたセンター孔２５と、隣接する放熱体５０のセンター孔２９とにセンターピン４５を装着し、また陰電極２３については、隣接する放熱体５０の位置決めガイド板５２、あるいは放熱体５５の端子付き位置決めガイド板５６との切欠き５４によって露出する本体５１のU字形状の片主面に電極面を当接させ、電極外周縁をＵ字形状の内方側端面４９の半円状端面部分４９ｂに当接させる。
【００５６】
また、平型半導体素子２１と放熱体５０の交互重ね合わせの陽電極２４側の側端部分に位置する放熱体５０と、その外面側の接続端子板３４の位置合わせについては、図示しないが、それぞれにセンター孔２９と位置決め孔３５を形成し、センターピン４５を装着して行うようにしてもよい。また接続端子板３４は、第１の実施形態と同様に、交互重ね合わせの側端部分に位置する放熱体５０の外面に、組み合わせる前に予め直付けするようにしておいてもよい。
【００５７】
また、放熱体５５、接続端子板３４の外面側には、それぞれ絶縁スペーサ３６が配置され、さらに、その外側に球面座３７，３８が、球面部分を絶縁スペーサ３６に当接させるようにして配置されている。またさらに、一方の球面座３７の外面側に加圧手段３９が配置されている。
【００５８】
そして、他方の球面座３８の外面側に加圧支持板４１が配置され、また加圧手段３９の外面側に加圧支持板４０が、そのボルト孔４２にスタッドボルト４３に挿通させて配置され、固定ナット４５がスタッドボルト４３に螺着されることによって、交互に重ね合わせされた平型半導体素子２１と放熱体５０、放熱体５５、接続端子板３４等の積層体が加圧支持板４０と加圧支持板４１との間に挟持され、一体化される。このとき、固定ナット４５の締込み量により加圧手段３９の皿ばねの撓み量が調節され、加圧支持板３３と加圧支持板３４の間に交互に重ね合わされ挟持された複数の平型半導体素子２１と放熱体５０、放熱体５５とに加わる重ね方向の圧力が、適正に調節される。
【００５９】
以上の通り構成することにより、平型半導体素子２１が片方の電極の電極面中心にのみセンター孔２５を有するものであっても、第１の実施形態と同様に、重ね合わされた複数の平型半導体素子２１と放熱体５０、放熱体５５の中心位置合わせを、手間を要せず精度よく行うことができ、電極面に対する加圧力分布を容易に均等なものとすることができる。また位置決めガイド板５２、端子付位置決めガイド板５６を放熱体本体５１の片主面に、皿ねじ５３によって外面が平坦となるようねじ止めしているので、高電圧使用時の突起部分等での電界集中による障害を低減したものとすることができる。
【００６０】
なお、位置決めガイド板５２、端子付位置決めガイド板５６の放熱体本体５１への取着は、皿ねじによるねじ止めに限るものではなく、他の形状のねじを用いてねじ止めしてもよく、その際にもねじ孔形状を適正に設定し、ねじ頭が突起部分とならず外面が平坦となるようにすればよい。また、ねじ止めによらず、ろう付け等により溶着するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す正面図である。
【図２】図１おけるＡ−Ａ矢視方向の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す正面図である。
【図４】図３おけるＢ−Ｂ矢視方向の断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態を示す要部の正面図である。
【図６】図５おけるＣ−Ｃ矢視方向の断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態を示す要部の正面図である。
【図８】図７おけるＤ−Ｄ矢視方向の断面図である。
【図９】従来例を示す正面図である。
【図１０】従来例を示す上面図である。
【符号の説明】
【００６２】
２１…平型半導体素子
２３…陰電極
２６，４６，５０，５５…放熱体
３０，４７…切欠き部
３１，４８…堤状部
３９…加圧手段  
５２，５６…位置決めガイド板
５４…切欠き
５７…位置決めガイド部
５８…接続端子部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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